前言|Preface|
工业智能转型作为新一轮产业革命,以数据驱动、智能技术、万物互联和虚实结合作为核心支撑,推动着信息科技带动相关产业发生巨变。新一代信息通信网络技术与工业制造深度融合的全新工业生态、新型应用模式愿景描绘出了工业全要素链、全产业链、全价值链智慧、协同开放、服务、互联的未来工业元宇宙模式。面对工业场景生产任务繁多、场景多变和层次多样等特点,全面推进工业智能转型面临的重大难题和严峻挑战是人、信息系统、物理系统的人机协同共生问题。
通过人机交互与信息可视化来提升工业场景协同融合的技术,是全面推动工业制造深度融合的关键技术。本书围绕工业智能转型中的制造系统可视化与交互问题,以生产、运营和监管流程看板,多屏显示信息等可视化的智能交互模式为视角,充分融合认知机理、可视化表征的耦合性,展开智能制造人机交互的需求、原理、技术及应用研究,通过车间管理集成化信息平台的人机交互实现人、机、物全要素互联的智能生产。从多学科交叉融通,建立智能制造人机交互方法论,探索该方法在工业制造数据智能管控、人机协同交互中的应用,实现对智能化生产过程的实时交互与绩效评估。
本书分为需求、原理、技术、应用和展望篇,共11章。
需求篇提出了智能制造的人机交互需求,从智能制造的人、信息系统、物理系统与人机交互协同的研究进展及发展的角度,提出多元空间系统的协同融合需求,并探讨如何推进工业制造信息集成化及人机协同的发展。
原理篇梳理了智能制造人机交互原理与认知机理,内容包括规范工业信息布局、动效、图符、数据编码等方面的设计原则,建立与人机交互相关联的视觉搜索、注意捕获和视觉标记等典型实验范式,将相关认知原理与智能制造人机交互嫁接起来。
技术篇构建了智能制造人机交互的测评技术、人机交互工作负荷测评实验和基于注意捕获范式的认知测评实验,形成系统的认知测评方法、工具并开展相关实验。
应用篇呈现了多个智能制造人机交互应用案例,从典型的智能制造系统入手展开人机交互设计,并基于典型智能车间集成化工业物联网需求,提出集成多层展示的工业数据集成化信息中心方案。
展望篇展现了复杂数字工业新生态下的智能制造。智能制造的未来需要通过人机交互的全面提升,让读者看到以虚促实、以虚强实的协同开放、服务、互联的工业新业态,走向工业元宇宙。
本书得到国家自然科学基金“时序性结构信息流与多模态生理认知耦合的工业信息可视化表征机制”(52175469)、江苏省重点研发计划“智能制造实时监控下信息交互界面可视化方法及其产业化”(BE2019647)、国家社会科学基金后期资助项目“智能制造的人机系统交互与认知绩效”(20FGLB046)及中央高校基本科研重大研究基础专项(30920041114)的共同资助。
在本书的撰写过程中,来自人因与信息系统交互研究团队的张蓝、晏彪、王琳琳、张伟伟、李奇志、邹义瑶、徐盼盼、严寒、吴新兵、唐雨欣、徐璐璐、黄晓丽、齐增斌、张科、方泽茜、牛佳然、陈玉风、韩炜毅、刘潇、杜婧银、江晓曼和武愈涵等研究学者和同学们在资料收集、分析论证、案例研究、图表制作等方面提供了大量帮助。本书案例中部分引用了天合光能股份有限公司、梅特勒-托利多测量技术有限公司等相关企业的MES、SAP等制造系统界面。同时,书中部分内容参考了有关专家、学者的著作,谨在此一并表示衷心的感谢。
受人力、水平和其他条件所限,书中难免有疏忽遗漏之处,敬请各位同仁、读者批评指正。
吴晓莉
